FR3054387A1

FR3054387A1 - Procede et assemblage d'un generateur

Info

Publication number: FR3054387A1
Application number: FR1756830A
Authority: FR
Inventors: Hao Huang; Xiaochuan Jia
Original assignee: GE Aviation Systems LLC
Current assignee: GE Aviation Systems LLC
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2018-01-26
Also published as: CN107645221B; CN107645221A; US20180026504A1; US10700579B2

Abstract

Un générateur (14) comprend : un noyau de stator (54) comportant un ensemble de pôles de stator constitué d'une barre et d'un fil enroulé autour de la barre pour former un enroulement statorique (90), l'enroulement statorique (90) présentant des spires d'extrémité (92) ; un rotor (56) comportant un ensemble de pôles de rotor et configuré pour tourner par rapport au stator (54) et comportant un conduit de rotor pour l'écoulement d'un liquide de refroidissement à travers le rotor, jusqu'à un ensemble d'ouvertures de refroidissement ; et un ensemble de conduits de refroidissement de pôles de rotor, aligné avec l'ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci. Le flux de liquide de refroidissement extrait de la chaleur du générateur (14).

Description

(54) PROCEDE ET ASSEMBLAGE D'UN GENERATEUR

©) Un générateur (14) comprend : un noyau de stator (54) comportant un ensemble de pôles de stator constitué d'une barre et d'un fil enroulé autour de la barre pour former un enroulement statorique (90), l'enroulement statorique (90) présentant des spires d'extrémité (92) ; un rotor (56) comportant un ensemble de pôles de rotor et configuré pour tourner par rapport au stator (54) et comportant un conduit de rotor pour l'écoulement d'un liquide de refroidissement à travers le rotor, jusqu'à un ensemble d'ouvertures de refroidissement; et un ensemble de conduits de refroidissement de pôles de rotor, aligné avec l'ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci. Le flux de liquide de refroidissement extrait de la chaleur du générateur (14).

Procédé et assemblage d’un générateur

Les moteurs d’aéronefs actuels comportent des machines électriques, ou systèmes générateurs, qui utilisent un moteur d’aéronef en marche, en mode générateur pour fournir de l’énergie électrique à des réseaux électriques et des composants de l’aéronef. Certains moteurs d’aéronefs peuvent en outre comporter des systèmes générateurs-démarreurs (S/G) qui agissent comme moteur pour démarrer un moteur d’aéronef et comme générateur pour fournir de l’énergie électrique à des réseaux électriques embarqués de l’aéronef, une fois que le moteur est en marche. Les moteurs et les générateurs peuvent être des systèmes à cavité humide, dans lesquels une cavité renfermant le rotor et le stator est exposée à un agent de refroidissement liquide, ou des systèmes à cavité sèche, dans lesquels la cavité n’est pas exposée à un agent de refroidissement liquide. Les systèmes à cavité sèche peuvent également utiliser un liquide de refroidissement dans un ou plusieurs systèmes de refroidissement fermés, mais ils sont néanmoins considérés comme des systèmes à cavité sèche, dans la mesure où la cavité n’est pas exposée au liquide de refroidissement. Les deux types actuels de systèmes à cavité humide ou sèche présentent chacun des avantages. Par exemple, les systèmes à cavité sèche présentent en général moins de pertes, un rendement plus élevé, une plus grande fiabilité, moins de besoins en maintenance et une indépendance vis-à-vis de l’assiette, par rapport aux systèmes à cavité humide. En revanche, la puissance volumique d’une machine électrique à cavité humide peut être considérablement plus élevée que celle d’une machine électrique à cavité sèche, en raison d’une efficacité de refroidissement plus élevée.

Les exigences de fonctionnement ou les conditions d’exploitation d’un système générateur peuvent faire augmenter les besoins de refroidissement, aussi bien pour un système à cavité humide que pour un système à cavité sèche. Par exemple, des systèmes générateurs situés à proximité de l’environnement à hautes températures d’un moteur à turbine peuvent en outre comprendre une chemise de refroidissement externe, entourant le stator ou le générateur, grâce à quoi la chemise de refroidissement expose la surface extérieure du stator à l’agent de refroidissement traversant la chemise. L’adjonction de systèmes de refroidissement fait en général augmenter les coûts et la complexité et a des effets sur le poids et les dimensions du système générateur.

Selon un aspect, un générateur comprend : un noyau de stator comportant un ensemble de pôles de stator constitué d’une barre et d’un fil enroulé autour de la barre pour former un enroulement statorique, l’enroulement statorique ayant des spires d’extrémité; un rotor comportant un ensemble de pôles de rotor et configuré pour tourner par rapport au stator et comportant un conduit de rotor pour l’écoulement d’un liquide de refroidissement à travers le rotor, vers un ensemble d’ouvertures de refroidissement ; et un ensemble de conduits de refroidissement de pôles de rotor aligné avec l’ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci. Le générateur peut être configuré de manière sélective pour fonctionner comme générateur à cavité humide, en raccordant un ensemble de buses à au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses vers les spires d’extrémité d’enroulement statorique pour extraire de la chaleur des enroulements statoriques, ou comme générateur à cavité sèche en raccordant, en vue d’une communication de fluide, au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement aux conduits de refroidissement de pôles de rotor, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor s’écoule à-travers les conduits de refroidissement de pôles de rotor pour extraire de la chaleur de l’ensemble de pôles de rotor.

Avantageusement, l’ensemble de buses dans le générateur à cavité humide est configuré de façon sélective pour que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses vers l’ensemble de pôles de rotor.

De préférence, l’ensemble de buses du générateur à cavité humide est configuré de façon sélective pour qu’au moins une partie du liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses dans les conduits de refroidissement de pôles de rotor.

Dans un mode de réalisation, les ouvertures de refroidissement sont configurées pour recevoir de façon sélective au moins soit l’ensemble de buses soit un ensemble de tubes de refroidissement.

Avantageusement, au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement est bouché de façon sélective pour empêcher le liquide de refroidissement de traverser le sous-ensemble des ouvertures de refroidissement.

Dans un mode de réalisation, l’ensemble de conduits de refroidissement de pôles de rotor dans le générateur à cavité sèche est raccordé, en vue d’une communication de fluide, à un ensemble d’ouvertures de refroidissement, à l’aide d’un ensemble de tubes de refroidissement.

Selon un autre aspect, un procédé d’assemblage d’un générateur comprend : la détermination pour savoir si un générateur, comportant un noyau de stator avec un ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique et un rotor avec un conduit de rotor raccordé, en vue d’une communication de fluide, à un ensemble d’ouvertures de refroidissement et un ensemble de conduits de refroidissement de pôles de rotor aligné avec un ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci et raccordé, en vue d’une communication de fluide, au conduit de rotor, doit être configuré pour fonctionner comme générateur à cavité humide ou comme générateur à cavité sèche. Si le générateur doit fonctionner comme générateur à cavité humide, le procédé comprend le raccordement sélectif d’un ensemble de buses à au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses vers les spires d’extrémité d’enroulement statorique pour extraire de la chaleur des enroulements statoriques pendant le fonctionnement du générateur.

Si le générateur doit fonctionner comme générateur à cavité sèche, le procédé comprend le raccordement sélectif, en vue d’une communication de fluide, d’au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement à l’ensemble de conduits de refroidissement de pôles de rotor aligné avec l’ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor s’écoule à travers les conduits de refroidissement de pôles de rotor pour extraire de la chaleur de l’ensemble de pôles de rotor pendant le fonctionnement du générateur.

Dans un mode de mise en œuvre, le raccordement sélectif de l’ensemble de buses du générateur à cavité humide comprend l’alignement de l’ensemble de buses pour diriger au moins une partie du liquide de refroidissement éjecté de l’ensemble de buses vers l’ensemble de pôles de rotor pour extraire de la chaleur de l’ensemble de pôles de rotor pendant le fonctionnement du générateur.

On peut en outre prévoir la disposition au moins d’un sousensemble des ouvertures de refroidissement du générateur à cavité sèche de façon telle qu’elles soient alignées sur le plan circonférentiel avec un conduit de refroidissement de pôles de rotor respectif.

D’après encore un autre aspect, un procédé de transformation d’un générateur à cavité sèche en générateur à cavité humide comprend : la suppression d’un raccordement fluidique de liquide de refroidissement entre un rotor et un ensemble de conduits de refroidissement de pôles de rotor aligné avec un ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci ; le maintien d’un ensemble d’ouvertures de refroidissement de rotor en raccordement de communication de fluide avec un conduit de rotor pour un liquide de refroidissement ; et le raccordement sélectif d’un ensemble de buses à au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement de rotor, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses vers un ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique pour extraire de la chaleur des enroulements statoriques, pendant le fonctionnement du générateur.

L’invention sera mieux comprise à l’étude détaillée de la description ci-après de modes de réalisation, pris à titre d’exemple, et des dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 représente une vue en perspective d’une turbine à gaz présentant un démarreur/générateur (S/G) conforme à différents aspects décrits ici ;

- la figure 2 représente une vue en perspective de l’extérieur du générateur de la figure 1, conformément à différents aspects décrits ici ;

- la figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale du S/G, suivant la ligne III-ΠΙ de la figure 2, conformément à différents aspects décrits ici ;

- la figure 4 représente une vue agrandie du S/G de la figure 3, illustrant le fonctionnement d’un système de refroidissement, conformément à différents aspects décrits ici ;

- la figure 5 représente une vue agrandie du S/G de la figure 3, illustrant un autre fonctionnement d’un système de refroidissement, conformément à différents aspects décrits ici ;

- la figure 6 représente un organigramme illustrant un procédé de transformation d’un générateur à cavité sèche en générateur à cavité humide, conformément à différents aspects décrits ici ;

- la figure 7 représente un organigramme illustrant un procédé de transformation d’un générateur à cavité humide en générateur à cavité sèche, conformément à différents aspects décrits ici ; et

- la figure 8 représente un organigramme illustrant un procédé d’assemblage d’un générateur, conformément à différents aspects décrits ici.

Des aspects de la présente divulgation peuvent être mis en œuvre dans des environnements utilisant un moteur électrique, indépendamment du fait que le moteur électrique produit une force d’entraînement ou génère de l’électricité. Pour les besoins de la présente description, un moteur électrique de ce type sera désigné d’une manière générale comme « machine électrique », « ensemble de machine électrique » ou par un terme similaire qui est destiné à indiquer qu’une ou plusieurs combinaisons de stator/rotor peuvent être présentes dans la machine. Bien que la présente description vise avant tout une machine électrique assurant la production d’énergie, elle peut également s’appliquer à une machine électrique produisant une force d’entraînement ou à une machine électrique produisant à la fois une force d’entraînement et de l’énergie.

D’autre part, bien que la présente description se rapporte principalement au domaine aéronautique, des aspects de l’invention peuvent s’appliquer à des domaines utilisant une machine électrique. Ainsi, un court résumé du domaine visé devrait permettre de mieux comprendre l’invention.

Lorsqu’un « ensemble » de différents éléments est décrit ciaprès, il convient de noter qu’un « ensemble » peut englober n’importe quel nombre des éléments respectifs, y compris un seul élément. La figure 1 illustre un moteur à turbine à gaz 10 présentant une boîte d’entraînement des accessoires (AGB) 12 et un démarreur/générateur (S/G) 14 conformes à un aspect de l’invention. La turbine à gaz 10 peut être un turboréacteur à double flux, par exemple un moteur des séries Général Electric GEnx ou CF6, utilisé couramment dans l’aviation commerciale et militaire moderne, ou bien tout autre type de turbine à gaz connue, par exemple un turbopropulseur ou un turbomoteur. La turbine à gaz 10 peut également comporter un dispositif de postcombustion qui brûle une quantité supplémentaire de combustible en aval de la zone de turbine basse pression, afin d’augmenter la vitesse des gaz d’échappement et ainsi accroître la poussée. L’AGB 12 peut être couplée à un arbre de turbine (non représenté) de la turbine à gaz 10, à l’aide d’une prise de force 16 mécanique. La turbine à gaz 10 peut être tout type de turbine à gaz appropriée utilisée dans l’aviation commerciale et militaire moderne, ou bien elle pourrait être de différents autres types de turbines à gaz connues, par exemple un turbopropulseur ou un turbomoteur. Le type et les spécificités de la turbine à gaz 10 ne sont pas essentiels pour l’invention et ne seront pas décrits ci-après. Bien qu’un S/G 14 soit montré et décrit, des aspects de l’invention peuvent englober une machine ou un générateur électrique et ne sont pas limités aux aspects d’un générateur pouvant remplir une fonctionnalité de démarrage.

La figure 2 illustre plus en détail le S/G 14 et son carter 18 qui peut comprendre une interface de serrage 20 utilisée pour serrer le S/G 14 à l’AGB 12. Des connexions électriques multiples peuvent être prévues à l’extérieur du S/G 14 pour assurer le transfert de l’énergie électrique en direction et en provenance du S/G 14. Les connexions électriques peuvent en outre être raccordées par des câbles à un nœud de distribution électrique d’un aéronef doté de la turbine à gaz 10 pour alimenter différents éléments embarqués de l’aéronef, tels que des éclairages et des écrans encastrés dans les dossiers des sièges. Le S/G 14 comprend un système d’agent de refroidissement liquide destiné à refroidir ou à dissiper la chaleur produite par des composants du S/G 14 ou par des composants situés à proximité du S/G 14, dont un exemple non limitatif peut être la turbine à gaz 10. Par exemple, le S/G 14 peut être doté d’un système de refroidissement par liquide utilisant de l’huile comme fluide de refroidissement. Le système de refroidissement par liquide

peut comporter	un	orifice d’admission	22	de	fluide	de
refroidissement	et un	orifice de sortie	24	de	fluide	de
refroidissement	pour	contrôler l’alimentation	en	agent	de
refroidissement du S/G	14. Bien que cela ne	soit	pas	montré,	des

aspects de la divulgation peuvent en outre comprendre d’autres composants de système de refroidissement par liquide, tels qu’un réservoir de liquide de refroidissement, raccordé, en vue d’une communication de fluide, à l’orifice d’admission 22 de fluide de refroidissement et à l’orifice de sortie 24 de fluide de refroidissement, et une pompe de liquide de refroidissement pour un refoulement forcé de l’agent de refroidissement à travers les orifices 22, 24 ou le S/G 14. L’huile est simplement un exemple non limitatif d’un liquide de refroidissement qui peut être utilisé dans des aspects de la divulgation.

L’intérieur du S/G 14 est le mieux illustré dans la figure 3 qui est une vue en coupe du S/G 14 représenté dans la figure 2. Un arbre rotatif 40 est disposé dans le S/G 14 et constitue la structure primaire pour supporter différents éléments. L’arbre rotatif 40 peut avoir un seul diamètre, ou bien son diamètre peut varier sur sa longueur. L’arbre rotatif 40 est supporté par des paliers 42 et 44 espacés et est configuré pour tourner autour de l’axe de rotation 41. Plusieurs des éléments du S/G 14 présentent un composant fixe et un composant rotatif, le composant rotatif étant prévu sur l’arbre rotatif 40. Des exemples de ces éléments peuvent comprendre une machine principale 50, logée dans une cavité de machine principale 51, une excitatrice 60 et un générateur à aimant permanent (PMG) 70. Le composant rotatif correspondant (c’est-à-dire le rotor) est constitué respectivement d’un rotor de machine principale 52, d’un rotor d’excitatrice 62 et d’un rotor de PMG 72, et le composant fixe correspondant est constitué d’un stator 54 de machine principale ou noyau de stator, d’un stator 64 d’excitatrice et d’un stator 75 de PMG. Ainsi, le rotor de machine principale 52, le rotor d’excitatrice 62 et le rotor de PMG 72 sont disposés sur l’arbre rotatif 40. Les composants fixes peuvent être montés sur une partie appropriée du carter 18. Le stator de machine principale 54, le stator d’excitatrice 64 et le stator de PMG 75 définissent un espace intérieur dans lequel s’étend l’arbre rotatif 40. Selon un aspect non limitatif de la divulgation, les paliers 42, 44 espacés peuvent comprendre de manière facultative un élément d’étanchéité configuré ou agencé pour établir l’étanchéité aux fluides de la cavité de machine principale 51 vis-à-vis d’autres compartiments du S/G 14 ou vis-àvis du milieu externe du S/G 14.

ίο

Il convient de noter que le rotor de machine principale 52, le rotor d’excitatrice 62 et le rotor de PMG 72 peuvent avoir un ensemble de pôles de rotor comportant, mais sans y être limité, deux pôles de rotor, et que le stator de machine principale 54, le stator d’excitatrice 64 et le stator de PMG 75 peuvent avoir un ensemble de dents de stator ou de pôles de stator comportant, mais sans y être limité, deux dents de stator ou pôles de stator. L’ensemble de pôles de rotor peut générer un ensemble de champs magnétiques par rapport à l’ensemble de pôles de stator, de manière à ce que le S/G 14 puisse fonctionner, par le biais de l’interaction des champs magnétiques et des conducteurs parcourus par le courant, pour générer une force ou de l’énergie électrique. L’excitatrice 60 peut fournir du courant continu à la machine principale 50, et la machine principale 50 et le PMG 70 peuvent fournir du courant alternatif lorsque l’arbre rotatif 40 tourne.

Au moins un des pôles de rotor ou des pôles de stator peut être constitué d’un noyau avec une barre et un fil enroulé autour de la barre pour former un enroulement qui présente au moins une spire d’extrémité. Des aspects de la divulgation représentée comprennent au moins un ensemble d’enroulements statoriques 90 disposés dans le sens longitudinal du carter de stator 18, c’est-à-dire parallèlement au carter de stator 18 et à l’axe de rotation 41 du rotor. L’ensemble d’enroulements statoriques 90 peut également comprendre un ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique 92 s’étendant axialement au-delà des extrémités opposées de la longueur d’un stator de machine principale 54.

Les composants du S/G 14 peuvent être une combinaison de générateurs connus. Par exemple, la machine principale 50 peut être un générateur synchrone ou asynchrone. Outre les accessoires montrés pour ce mode de réalisation, il peut y avoir d’autres ll composants devant être activés pour des applications particulières. Par exemple, en dehors des accessoires électromécaniques représentés, il peut y avoir d’autres accessoires entraînés par le même arbre rotatif 40, tels que la pompe à liquide de refroidissement, un compresseur de fluide ou une pompe hydraulique.

Comme expliqué plus haut, le S/G 14 peut être refroidi à l’huile et peut ainsi comporter un système de refroidissement 80. L’huile de refroidissement peut être utilisée pour dissiper la chaleur générée par les fonctions électriques et mécaniques du S/G 14. Le système de refroidissement 80 utilisant de l’huile peut également assurer la lubrification du S/G 14. Dans les aspects illustrés, le S/G 14 peut être configuré, agencé, activé ou autre, de manière à ce que le S/G 14 puisse être configuré de façon sélective pour fonctionner comme générateur à cavité humide ou comme générateur à cavité sèche. Indépendamment du fait de savoir si le S/G 14 est configuré pour fonctionner comme générateur à cavité humide ou comme générateur à cavité sèche, le S/G 14 peut être doté du système de refroidissement 80 comportant l’orifice d’admission 22 de fluide de refroidissement et l’orifice de sortie 24 de fluide de refroidissement pour contrôler l’alimentation du système de refroidissement 80 avec le fluide de refroidissement. Le système de refroidissement 80 peut en outre comprendre, par exemple, un réservoir de fluide de refroidissement 86 et différents canaux de refroidissement. L’arbre rotatif 40 peut fournir un ou plusieurs conduits ou chemins d’écoulement, comprenant un premier ensemble de canaux d’écoulement 78 raccordant l’arbre rotatif 40 à un premier ensemble d’ouvertures de refroidissement, représentées comme orifices de fluide 74, et un deuxième ensemble de canaux d’écoulement 84 reliant l’arbre rotatif 40 sur le plan hydraulique à un deuxième ensemble d’ouvertures de refroidissement, représentées comme orifices de fluide 76. Comme montré, le rotor de machine principale 52 comprend le premier ensemble d’orifices de fluide 74 et le deuxième ensemble d’orifices de fluide 76, représentés comme orifices de fluide 74, 76 axialement espacés (par exemple le long de l’axe longitudinal du rotor de machine principale 52), qui sont arrangés ou disposés sur une face circonférentielle du rotor 52 qui est tournée vers l’extérieur. Le premier ensemble de canaux d’écoulement 78, le deuxième ensemble de canaux d’écoulement 84 ou une combinaison de ceux-ci peut permettre l’écoulement d’un fluide de refroidissement, par exemple d’huile, pour le rotor de machine principale 52, le rotor d’excitatrice 62 et le rotor de PMG 72. Dans l’illustration, le flux de refroidissement est indiqué par les flèches 82.

La figure 4 représente une vue agrandie du S/G 14 pour permettre de mieux comprendre le fonctionnement et l’action du système de refroidissement 80. Comme montré, le rotor de machine principale 52 peut comprendre un noyau de rotor 56 et un ensemble d’enroulements 58 de rotor de machine principale qui s’étendent dans la direction axiale et sont disposés à proximité du noyau de rotor 56. Un ensemble de conduits de refroidissement 96 de pôle de rotor ou d’enroulements de rotor peut être placé de façon adjacente ou à proximité au moins du noyau de rotor 56 ou des enroulements de rotor 58 ou peut s’étendre dans le sens axial, parallèlement au moins au noyau de rotor 56 ou aux enroulements de rotor 58. En ce sens, les conduits de refroidissement 96 d’enroulements de rotor peuvent être agencés pour constituer un chemin facultatif d’écoulement de fluide le long au moins du noyau de rotor 56 ou des enroulements de rotor 58.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le système de refroidissement 80 peut comprendre un ensemble de tubes de refroidissement 98 qui peuvent être installés ou montés de manière facultative et raccordent les premiers et deuxièmes canaux d’écoulement sur le plan hydraulique respectivement aux conduits de refroidissement 96 d’enroulements de rotor. Par exemple, dans le mode de réalisation non limitatif représenté, l’ensemble de tubes de refroidissement 98 peut être installé ou monté avec les ensembles respectifs de premiers ou deuxièmes orifices de fluide 74, 76 pour établir ou définir un flux d’agent de refroidissement 82 où l’agent de refroidissement traverse l’arbre rotatif 40, en passant par le premier ensemble de canaux d’écoulement 78, sort par le premier ensemble d’orifices de fluide 74 pour entrer dans l’ensemble de tubes de refroidissement 98, passe par l’ensemble de conduits de refroidissement 96 d’enroulement de rotor, par l’ensemble de tubes de refroidissement 98, pour entrer dans le deuxième orifice de fluide 76, et par le deuxième ensemble de canaux d’écoulement 84. A partir du deuxième ensemble de canaux d’écoulement 84, l’agent de refroidissement peut continuer pour être mis en circulation dans le circuit de refroidissement 82 ou pour être retiré du circuit de refroidissement 82 ou du S/G 14. Des aspects non limitatifs de l’invention peuvent être inclus, où les tubes de refroidissement 98 peuvent être installés ou montés avec le rotor 52, le premier ou le deuxième ensemble d’orifices de fluide 74, 76, les conduits de refroidissement 96 d’enroulements de rotor ou un élément proche de ceux-ci, par un mécanisme de couplage ou de montage, sans être limité à ce type de mécanisme, par des interfaces mécaniques (par exemple un montage par vis), des adhésifs, du soudage, etc. Bien que les premier et deuxième ensembles d’orifices de fluide 74, 76 soient illustrés comme étant raccordés à un ensemble de tubes de refroidissement 98, des aspects de la divulgation peuvent être prévus où un sous-ensemble du premier ensemble d’orifices de fluide 74, un sous-ensemble du deuxième ensemble d’orifices de fluide 76 ou un sous-ensemble de premiers et deuxièmes orifices de fluide 74, 76 peut être raccordé à l’ensemble de tubes de refroidissement 98. Par exemple, selon un aspect non limitatif de la divulgation, un sous-ensemble d’orifices de fluide 74, 76, non raccordé à un tube de refroidissement 98, peut être bouché ou fermé de façon amovible ou permanente.

En ce sens, la vue montrée dans la figure 4 comprend un S/G 14 présentant un système de refroidissement à cavité sèche 80, dans lequel l’agent de refroidissement est contenu sans être exposé à la cavité de machine principale 51.

La figure 5 montre une autre vue agrandie du S/G 114 pour permettre de mieux comprendre le fonctionnement et les effets d’un autre aspect de la présente divulgation. Le S/G 114 est similaire au S/G 14 et par conséquent, les éléments identiques seront désignés par des références identiques augmentées de 100, sachant que sauf mention contraire, la description des éléments identiques du S/G 14 s’applique au S/G 114 de l’avionique. Une différence réside dans le fait que le système de refroidissement 180 de la figure 5 comprend un ensemble de buses de pulvérisation 100 qui sont installées ou montées de manière facultative et présentent un embout de pulvérisation 102 configuré pour permettre l’éjection de l’agent de refroidissement. L’ensemble de buses 100 peut être installé, raccordé ou monté sur, dans ou à proximité du premier ensemble d’orifices de fluide 74 pour établir ou définir un flux d’agent de refroidissement 82 où le fluide de refroidissement traverse l’arbre rotatif 40, à travers le premier ensemble de canaux d’écoulement 78, à travers le premier ensemble d’orifices de fluide 74, et entre dans l’ensemble de buses de pulvérisation 100 et est exposé, pulvérisé, éjecté ou envoyé d’une autre manière à partir de l’embout de pulvérisation, dans la cavité de machine principale 51. De même, l’ensemble de buses 100 peut être installé, raccordé ou monté sur, dans ou à proximité du deuxième ensemble d’orifices de fluide 76 pour établir ou définir un flux d’agent de refroidissement 82 où le fluide de refroidissement traverse l’arbre rotatif 40, à travers le deuxième ensemble de canaux d’écoulement 84, à travers le deuxième ensemble d’orifices de fluide 76, et entre dans l’ensemble de buses Î00 et est exposé, pulvérisé, éjecté ou envoyé d’une autre manière à partir de l’embout de pulvérisation, dans la cavité de machine principale 51. Bien que les premier et deuxième ensembles d’orifices de fluide 74, 76 soient représentés comme étant raccordés à un ensemble de buses 100, des aspects de la divulgation peuvent prévoir qu’un sous-ensemble du premier ensemble d’orifices de fluide 74, un sous-ensemble du deuxième ensemble d’orifices de fluide 76 ou un sous-ensemble de premiers et de deuxièmes orifices de fluide 74, 76 peut être raccordé à l’ensemble de buses 100. Par exemple, selon un aspect non limitatif de l’invention, un sousensemble d’orifices de fluide 74, 76 non raccordé à une buse 100 peut être bouché ou fermé de façon amovible ou permanente.

Au moins une des buses de pulvérisation 100 ou un des embouts de pulvérisation 102 peut être sélectionné(e), confîguré(e), arrangé(e) ou autre, pour exposer au moins une partie de la cavité de machine principale 51 à l’agent de refroidissement passant dans les canaux 78, 84 respectifs. Selon un aspect non limitatif de la divulgation, lorsque l’arbre rotatif 40 tourne, l’ensemble de buses 100 peut être mis en rotation autour de l’arbre 40, de manière à ce que le fluide de refroidissement traversant les canaux d’écoulement 78, 84 puisse être exposé, pulvérisé, éjecté ou envoyé d’une autre manière dans la cavité 51, par exemple sur l’ensemble d’enroulements statoriques 90, l’ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique 92, l’ensemble d’enroulements de rotor 58, dans les conduits de refroidissement 96 d’enroulement de rotor, sur des composants différents ou supplémentaires proches du chemin de rotation de l’ensemble de buses 100 ou une combinaison de ceux-ci. Des aspects non limitatifs de l’invention peuvent être prévus où les buses 100 peuvent être installées ou montées avec le rotor 52, le premier ou le deuxième ensemble d’orifices de fluide 74, 76 ou un élément proche de ceux-ci, par un mécanisme de couplage ou de montage comportant des interfaces mécaniques (telles que des vis de montage), des adhésifs, des soudages et autres, sans y être limité.

En ce sens, les buses 100 ou les embouts de pulvérisation 102 tournants peuvent être disposés de façon tournante ou fixe à proximité de l’ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique 92 (ou d’un ensemble ou d’un sous-ensemble des composants précités) ou de façon accessible à des gouttelettes de liquide dispersées par ceux-ci. Dans les modes de réalisation illustrés, l’exposition, la pulvérisation ou le dépôt ont été représentés sous forme de flux de pulvérisation 194 schématique ou de pulvérisation de gouttelettes. En ce sens, la vue illustrée dans la figure 5 comprend un S/G 114 présentant un système de refroidissement 180 à cavité humide, dans lequel la cavité de refroidissement 51 est exposée au liquide de refroidissement.

D’autres aspects du système de refroidissement 180 à cavité humide peuvent par ailleurs être prévus, où les éléments d’étanchéité optionnels des paliers 42, 44 espacés peuvent être supprimés, retirés ou autre, et permettent ainsi l’application de l’agent de refroidissement ou de l’huile de la cavité de machine principale 51 à d’autres compartiments du S/G 14. De plus, des modes de réalisation de l’invention peuvent englober des configurations, des arrangements ou autres, où l’arbre rotatif 40 peut être modifié, ou dans lesquels au moins un élément parmi le premier ensemble de canaux d’écoulement 78, le deuxième ensemble de canaux d’écoulement 84 ou un autre canal d’écoulement reliant, en vue d’une communication de fluide, au moins l’un des premier ou deuxième canaux d’écoulement 78, 84 à l’agent de refroidissement, peut permettre à l’agent de refroidissement de s’écouler de la manière décrite ici ou d’être dirigé à cet effet.

Les modes de réalisation de l’invention fournissent ou rendent possible un générateur qui peut être configuré pour fonctionner dans une configuration à cavité humide ou dans une configuration à cavité sèche, comme décrit. D’autre part, il ressort des modes de réalisation de l’invention que les configurations décrites ci-dessus peuvent être utilisées pour sélectionner, modifier ou transformer d’une autre manière le fonctionnement du système de refroidissement d’un générateur à cavité sèche pour en faire un générateur à cavité humide, ou vice versa.

Par exemple, selon un exemple non limitatif de l’invention, un générateur à cavité sèche présentant un ensemble de tubes de refroidissement 98 décrits ici peut être transformé ou modifié de manière à ce que les tubes de refroidissement 98 puissent être coupés, retirés, supprimés ou autre, par rapport aux premiers ou deuxièmes orifices de fluide 74, 76 respectifs et être remplacés par un ensemble de buses 100 présentant des embouts de pulvérisation 102 sélectionnés, configurés, dirigés, arrangés ou autre, pour exposer au moins une partie de la cavité de machine principale 51 au liquide de refroidissement passant dans les canaux 78, 84 respectifs. Selon un autre exemple non limitatif de l’invention, un générateur à cavité humide, présentant un ensemble de buses 100 et des conduits de refroidissement 96 d’enroulements de rotor, peut être transformé ou modifié de manière à ce que les buses de pulvérisation 100 puissent être coupées, retirées, ou autre, des premiers ou deuxièmes orifices de fluide 74, 76 respectifs et être remplacées par un ensemble de tubes de refroidissement 98 pour établir ou définir un chemin d’écoulement de fluide de refroidissement traversant les conduits de refroidissement 96 d’enroulement de rotor, comme décrit plus haut. En ce sens, un générateur à cavité sèche ou humide peut être configuré de façon sélective en se fondant sur les caractéristiques ou le milieu de fonctionnement souhaités.

La figure 6 illustre un procédé 200 pour transformer un générateur à cavité sèche en générateur à cavité humide, conformément aux aspects de la divulgation. Le procédé 200 commence par la suppression d'un raccordement fluidique à liquide de refroidissement, par exemple les tubes de refroidissement 98 entre l’arbre rotatif 40 et les conduits de refroidissement 96 d’enroulement de rotor, en 202. Ensuite, le procédé 200 réalise le raccordement sélectif d’un ensemble de buses, telles que les buses de pulvérisation 100, à au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement de rotor ou orifices de fluide 74, 76, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le canal de rotor 78, 84, au nombre d’au moins un, soit éjecté de l’ensemble de buses 100 vers au moins un ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique 92 pour extraire de la chaleur des enroulements statoriques 90, 92, pendant le fonctionnement du générateur.

La figure 7 illustre, quant à elle, un procédé 300 pour transformer un générateur à cavité humide en générateur à cavité sèche, conformément à des aspects de la divulgation. Le procédé 300 commence par le retrait d’un ensemble de buses, par exemple les buses de pulvérisation 100, de l’arbre rotatif 40 ou d’un ensemble d’orifices de fluide 74, 76, en 302. Ensuite, le procédé 300 réalise le raccordement sélectif d’un ensemble de raccordement fluidique de liquide de refroidissement, par exemple les tubes de refroidissement 98, entre l’arbre rotatif 40 ou un sous-ensemble des orifices de fluide 74, 76 et les conduits de refroidissement 96 d’enroulement de rotor, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le canal de rotor 78, 84, au nombre d’au moins un, passe dans le conduit de refroidissement 96 d’enroulements de rotor pour extraire de la chaleur des enroulements de rotor 58, pendant le fonctionnement du générateur.

La figure 8 illustre un procédé 400 d’assemblage d’un générateur, conformément à des aspects de la divulgation. Le procédé 400 commence par déterminer si un générateur comprenant un noyau de stator, tel qu’un stator de machine principale 54, avec un ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique 92, et un rotor avec un conduit de rotor raccordé, en vue d’une communication de fluide, à un ensemble d’ouvertures de refroidissement et un ensemble de conduits de refroidissement 96 de pôles de rotor ou d’enroulements de rotor aligné avec un ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci et raccordé, en vue d’une communication de fluide, au conduit de rotor, doit être configuré pour fonctionner comme générateur à cavité humide ou comme générateur à cavité sèche, en 402. Si le générateur doit fonctionner comme générateur à cavité humide, le procédé 400 réalise le raccordement sélectif d’un ensemble de buses, par exemple les buses de pulvérisation 100, à au moins un sousensemble des ouvertures de refroidissement ou des orifices de fluide

74, 76, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses 100 vers au moins les spires d’extrémité d’enroulement statorique 92 pour extraire de la chaleur des enroulements statoriques 90, 92, pendant le fonctionnement du générateur, en 404. Si le générateur doit fonctionner comme générateur à cavité sèche, le procédé 400 réalise le raccordement hydraulique sélectif d’au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement ou orifices de fluide 74, 76 à l’ensemble de pôles de rotor ou conduits de refroidissement 96 d’enroulements de rotor aligné avec l’ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor s’écoule dans les conduits de refroidissement 96 d’enroulements de rotor pour extraire de la chaleur de l’ensemble de pôles de rotor ou d’enroulements statoriques 58, pendant le fonctionnement du générateur, en 406.

Les séquences illustrées dans les procédés 200, 300, 400 décrits ci-dessus ne sont indiquées qu’à titre d’exemple et ne sont pas destinées à limiter les procédés 200, 300, 400, de quelque façon que ce soit, de même qu’il convient de noter que les parties des procédés 200, 300, 400 peuvent se dérouler dans un ordre logique différent, que des parties supplémentaires ou intermédiaires peuvent être prévues ou que des parties décrites des procédés 200, 300, 400 peuvent être divisées en parties multiples, ou des parties décrites des procédés 200, 300, 400 peuvent être omises sans s’écarter des procédés 200, 300, 400 décrits.

De nombreux autres aspects, modes de réalisation ou configurations possibles, en plus de ceux montrés dans les figures décrites ci-dessus, sont envisagés par la présente invention. Par exemple, bien que les aspects de l’invention décrits ci-dessus fassent référence aux orifices de fluide 74, 76 respectifs, d’autres aspects de l’invention peuvent être inclus, selon lesquels des orifices de fluide supplémentaires peuvent être percés, fabriqués, installés ou ouverts d’une autre manière pour permettre l’accès à l’agent de refroidissement traversant l’arbre rotatif 40. Selon un exemple non limitatif, les orifices de fluide supplémentaires peuvent être arrangés sur l’arbre rotatif 40, entre des orifices de fluide 74, 76 existants. En ce sens, ils peuvent être arrangés pour créer des jets diffusés 194 supplémentaires ou différents, lorsqu’ils sont ajustés, couplés ou montés avec une buse de pulvérisation 100, ou configurés de façon sélective pour délivrer du fluide de refroidissement aux conduits de refroidissement d’enroulements de rotor, ou une combinaison de ces possibilités. De plus, la conception et l’emplacement des différents composants peuvent être modifiés de manière à permettre la réalisation d’un certain nombre de configurations en ligne.

Les aspects divulgués ici permettent de façon sélective à un générateur de fonctionner comme générateur à cavité humide ou comme générateur à cavité sèche, ou de changer de façon sélective entre ces configurations. Un avantage des aspects décrits ci-dessus réside dans le fait que le générateur peut fonctionner de manière sélective dans l’une ou l’autre configuration ou dans une combinaison de ces configurations, afin de produire de l’énergie électrique en fonction des caractéristiques souhaitées du milieu de d’exploitation. Ainsi, un générateur unique, qui peut être configuré de façon sélective pour fonctionner comme générateur à cavité humide ou sèche, peut permettre de réduire les opérations de développement, d’essais, d’essais de vérification et autres.

Le générateur et le procédé d’exploitation sélective décrits ci-dessus peuvent également réduire les coûts de maintenance en permettant de passer d’un mode de refroidissement à l’autre, sans qu’il soit nécessaire de remplacer le générateur ou de le modifier de façon significative. Les aspects communs du générateur qui en résultent peuvent utiliser des pièces communes pour la réparation et le remplacement, indépendamment du mode de refroidissement du générateur. En utilisant des pièces communes, un parc de générateurs peut être entretenu avec un nombre total réduit de pièces, moins de formations pour la maintenance (du fait du nombre total réduit de pièces à remplacer ou à utiliser), des coûts unitaires réduits pour les pièces et le générateur, et une réduction à un minimum des coûts d’ingénierie non récurrents.

Dans une mesure qui n’a pas encore été décrite, les différentes caractéristiques et structures des divers aspects peuvent être utilisées de la manière souhaitée en combinaison avec d’autres caractéristiques et structures. Le fait qu’une caractéristique ne peut pas être illustrée dans certains des aspects ne doit pas conduire à la conclusion que cela est impossible, mais cela provient d’un souci de brièveté de la description. Ainsi, les différentes caractéristiques des divers aspects peuvent être mélangées et associées pour créer de nouveaux aspects, indépendamment du fait que les nouveaux aspects sont décrits de façon explicite. Toutes les combinaisons ou permutations de caractéristiques décrites ici sont englobées dans la présente divulgation,

La présente description écrite utilise des exemples pour divulguer l’invention, y compris le mode de réalisation préféré, et pour permettre à tout homme du métier de mettre en œuvre l'invention, y compris de réaliser et d'utiliser tout type de dispositif ou de système et d'exécuter tout type de procédé incorporé. Le champ d'application brevetable de l'invention est défini par les revendications et peut englober d'autres exemples qui se présentent à l'homme du métier. Ces autres exemples entreront dans le champ d'application des revendications, s'ils comportent des éléments de structure qui ne sont pas différents du sens littéral des termes des revendications, ou s'ils comportent des éléments structurels équivalents avec des différences non substantielles par rapport au sens littéral des termes des revendications.

Liste des repères moteur à turbine à gaz boîte d’entraînement des accessoires (AGB) démarreur/générateur prise de force mécanique carter interface de serrage orifice d’admission orifice de sortie arbre rotatif axe de rotation palier espacé palier espacé machine principale cavité de machine principale rotor de machine principale stator de machine principale noyau de rotor enroulements de rotor excitatrice rotor d’excitatrice stator d’excitatrice

PMG rotor de PMG premier orifice de fluide deuxième orifice de fluide premier canal d’écoulement système de refroidissement flèches deuxième canal d’écoulement réservoir d’huile ensemble d’enroulements statoriques

Ensemble de spires d’extrémité d’enroulement statorique Conduits de refroidissement d’enroulements de rotor tubes de refroidissement buse de pulvérisation embout de pulvérisation démarreur/générateur système de refroidissement flux de pulvérisation procédé étape de suppression étape de raccordement sélectif procédé étape de retrait étape de raccordement sélectif procédé

Etape de détermination

Etape de raccordement sélectif

Claims

REVENDICATIONS

1. Générateur (14), comprenant :

un noyau de stator (54) comportant un ensemble de pôles de stator constitué d’une barre et d’un fil enroulé autour de la barre pour former un enroulement statorique (90), l’enroulement statorique présentant des spires d’extrémité (92) ;

un rotor (56) comportant un ensemble de pôles de rotor et configuré pour tourner par rapport au stator (54) et présentant un conduit de rotor pour l’écoulement d’un liquide de refroidissement à travers le rotor (56), vers un ensemble d’ouvertures de refroidissement ;

un ensemble de conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor, aligné avec l’ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci ;

caractérisé en ce que le générateur (14) peut être configuré de manière sélective pour fonctionner comme générateur à cavité humide (14), en raccordant un ensemble de buses (100) à au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses (100) vers les spires d’extrémité (92) d’enroulement statorique pour extraire de la chaleur des enroulements statoriques (90), ou comme générateur à cavité sèche (14) en raccordant, en vue d’une communication de fluide, au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement aux conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor s’écoule à travers les conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor pour extraire de la chaleur de l’ensemble de pôles de rotor.
2. Générateur (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’ensemble de buses (100) dans le générateur à cavité humide (14) est configuré de façon sélective pour que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses (100) vers l’ensemble de pôles de rotor.
3. Générateur (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’ensemble de buses (100) du générateur à cavité humide (14) est configuré de façon sélective pour qu’au moins une partie du liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses (100) dans les conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor.
4. Générateur (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de refroidissement sont configurées pour recevoir de façon sélective au moins soit l’ensemble de buses (100) soit un ensemble de tubes de refroidissement (98).
5. Générateur (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de refroidissement sont disposées sur une face circonférentielle du rotor (56) qui est tournée vers l’extérieur.
6. Générateur (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement est bouché de façon sélective pour empêcher le liquide de refroidissement de traverser le sous-ensemble des ouvertures de refroidissement.
7. Générateur (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’ensemble de conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor dans le générateur à cavité sèche (14) est raccordé, en vue d’une communication de fluide, à un ensemble d’ouvertures de refroidissement, à l’aide d’un ensemble de tubes de refroidissement (98).
8. Procédé d’assemblage d’un générateur (14), comprenant ;

la détermination pour savoir si un générateur (14), comportant un noyau de stator (54) avec un ensemble de spires d’extrémité (92) d’enroulement statorique et un rotor (56) avec un conduit de rotor raccordé, en vue d’une communication fluidique, à un ensemble d’ouvertures de refroidissement et un ensemble de conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor aligné avec un ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de celui-ci et raccordé, en vue d’une communication fluidique, au conduit de rotor, doit être configuré pour fonctionner comme générateur à cavité humide (14) ou comme générateur à cavité sèche (14) ;

si le générateur (14) doit fonctionner comme générateur à cavité humide (14), le raccordement sélectif d’un ensemble de buses (100) à au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor soit éjecté de l’ensemble de buses (100) vers les spires d’extrémité (92) d’enroulement statorique pour extraire de la chaleur des enroulements statoriques (90) pendant le fonctionnement du générateur (14) ; et si le générateur (14) doit fonctionner comme générateur à cavité sèche (14), le raccordement sélectif, en vue d’une communication fluidique, d’au moins un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement à l’ensemble de conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor aligné avec l’ensemble de pôles de rotor et situé à proximité de eelui-ci, de manière à ce que le liquide de refroidissement traversant le conduit de rotor s’écoule à travers les conduits de refroidissement (96) de pôles de rotor pour extraire de la chaleur de l’ensemble de pôles de rotor pendant le fonctionnement du générateur (14).
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le raccordement sélectif de l’ensemble de buses (100) du générateur à cavité humide (14) comprend l’alignement de l’ensemble de buses (100) pour diriger au moins une partie du liquide de refroidissement éjecté de l’ensemble de buses (100) vers l’ensemble de pôles de rotor pour extraire de la chaleur de l’ensemble de pôles de rotor

5 pendant le fonctionnement du générateur (14).
10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre la disposition au moins d’un sous-ensemble des ouvertures de refroidissement du générateur à cavité sèche (14) de façon telle qu’elles soient alignées sur le plan circonférentiel avec

10 un conduit de refroidissement (96) de pôles de rotor respectif.

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